Ist das Universum ein "4 Dimensionaler zusammengerollter Zylinder"?
Hey,
habe eben eine Folge von Harald Lesch (Alpha Centauri) gesehen und dort erwähnte er kurz was über die Form des Universums. Die Form beschreibt er als sich wiederspiegelndes Universum und deswegen sucht man Abbilder im Universum die Identisch mit anderen Orten sind.
Da die Sendung schon einige Jahre alt ist wollte ich mal Fragen was aus dieser Idee geworden ist?:)
grüße
7 Antworten
Hallo Symphonys!
Das mit der Form des Universums ist so eine Sache! Letztendlich handelt es sich hier um einen Bereich der Wissenschaft, der sowohl mathematisch als auch physikalisch nicht mehr besonders gut abgesichert ist. Rückschlüsse über die Form des Universums könnten zukünftig vielleicht gelingen, wenn wir genaueres über die Geometrie in Erfahrung bringen!
Die Geometrie des Universums, beschäftigte schon viele Generationen von Wissenschaftlern. Einige gingen von einem Torus aus, andere dachten sie würden in einer riesigen Kugel leben. Heute gibt es, aufgrund der sehr ausgefeilten Technik und Gleichungen immer mehr Ansätze, die die Geometrie unseres Universums beschreiben können. Was bietet sich also an?
Nachdem man wirklich lange über das Thema forschte, kam man darauf, dass es abhängig von der Dichte im Universum, 3 unterschiedliche Formen des Expansionsverhaltens gibt. Wer sich noch einigermaßen an den Physik-Unterricht erinnern kann, weiss, dass das Verhältnis von Masse pro Volumen Dichte genannt wird. Es gilt also: P = M / V
Hat die Dichte im Universum einen ganz speziellen Wert, der auch als kritische Dichte bezeichnet wird, so besäße das Universum keine Krümmung. Die kritische Dichte gibt in dem Fall an, wann sich Gravitation also Schwerkraft und Ausdehnung sprich Expansion exakt im Gleichgewicht befinden. Die kritische Dichte ergibt sich in unserem Universum aus der Theorie zu 9,7*10^-27 Kg / m³. Für die kritische Dichte gilt:
Pc = 3H² / 8πG
Ein Universum mit der Krümmung 0 bezeichnen Kosmologen als flach! In einem flachen Universum gilt die euklidische Geometrie, das heißt parallele Geraden schneiden sich nie (!) und die Winkelsumme eines Dreiecks beträgt stets 180°.
Die Expansion eines flachen Universums kommt erst nach unendlich langer Zeit zum Stillstand.
Entscheidend ist also das Verhältnis von tatsächlicher Dichte des Universums zur kritischen Dichte. Dieses Verhältnis kennzeichnet man in der Kosmologie, der Einfachkeit halber als Dichteparameter Ω (Omega).
Schließlich kann die Dichte des Universums aber auch kleiner sein, als die kritische Dichte. In diesem Fall wäre das Universum gekrümmt, jedoch negativ was dazu führt, dass sich parallele Geraden irgendwann schneiden und die Winkelsumme eines Dreiecks immer kleiner ist als 180°! Ein solches Universum bezeichnet man als offen! Auch hier gilt: Das Universum expandiert für alle Ewigkeit die Expansionsgeschwindigkeit nimmt jedoch im Laufe der Zeit ab.
Schließlich kann die Dichte des Universums auch noch größer sein als die kritische Dichte. Trifft so ein Fall ein, so ist das Universum erneut gekrümmt diesmal jedoch positiv! Man könnte auch sagen es wäre sphärisch gekrümmt und hätte die Form einer Kugel. Parallele Geraden schneiden sich in der Unendlichkeit und die Winkelsumme in einem Dreieck ist immer größer als 180°.
Was das Expansionsverhalten eines geschlossenen Universums betrifft, so verläuft es durchwegs spektakulärer als bei den anderen „Universum-Typen.“ Zunächst expandiert das Universum, dabei wird jedoch die gesamte kinetische Energie (Bewegungsenergie) in potenzielle Energie umgewandelt. An dem Zeitpunkt an dem Ekin = 0 und Epot= max. ist fällt das Universum aufgrund seiner Schwerkraft bzw. Dichte wieder zusammen und es kommt zum sogenannten Big-Crunch. Ein geschlossenes Universum zeichnet somit eine periodische Abfolge von Pulsationen.
Fasst man die Ergebnisse zusammen, so erhält man:
Das Universum ist flach:
Ω = 1
∆ = 0
Das Universum ist geschlossen:
Ω ‹ 1
∆ = +1
Das Universum ist offen:
Ω › 1
∆ = -1
Aus der kosmischen Hintergrundstrahlung, der Vermessung von Winkelsummen in unserem Universum und unserer Existenz schloss man auf einen Dichteparameter Ω = 1! Damit wäre unser Universum flach seine Krümmung wäre gleich 0 und es würde bis in alle Ewigkeit expandieren wobei wir gemessen haben, dass sich die Expansion in unserem Universum seit 6 Milliarden Jahren beschleunigt.
Der Dichteparameter Ω setzt sich zu 0,3 aus der Dunklen Materie und zu 0,7 aus der Dunklen Energie zusammen. Die für uns sichtbare Materie macht nur einen extrem geringen Teil der Dichte aus. Wir verdanken der Geometrie unseres Universums unsere Existenz und unser gesamtes Verständnis aus der modernen Kosmologie!
LG Pflanzengott! :)
Also, wow. Ich glaube du beanwortest mehrere meiner Fragen und ich bin dir Dankbar für deine Geduld und Mühe das alles so toll zu erklären. Ich meine, das Wissen was du hast ist ja, wow. ._. Das zu viel :) Aber regt meine Phantasie weiter an, danke!
Was denkst du, Pflanzengott? Wurde das Universum von jemandem erschaffen oder ist es seine eigene Mutter? Und warum gibt es überhaupt etwas und nicht vielmehr Nichts?
Ich weiss es nicht und bin noch nicht mal an der Antwort interessiert ;)
Es ist unklar und NOCH nicht nachweisbar..
Es gibt viele Theorien und Thesen, wie die Beschaffenheit des Universums aussehen könnte. Keine einzige davon ist jedoch bewiesen. Wir müssen uns damit abfinden, dass unser Wissen zur Zeit noch nicht ausreicht, um darüber tatsächlich eine Aussage treffen zu können.
Das sind alles nur Theorien, es gibt Theorien wie z.B. die Stringtheorie laut der das Universum 12 Dimensionen haben müsste, aber auch die Quantenschleifengravitation die wiederum etwas anderes besagt.
Sicher kann man es nicht sagen, jedoch gilt die Stringtheorie als relativ wahrscheinlich, 4 dimensional ist das Universum aber mit großer Sicherheit nicht.
4 dimensional ist das Universum aber mit großer Sicherheit nicht.
Und warum nicht?
Das sind alles nur Theorien,
Bitte nicht Theorie mit These verwechseln, auch wenn dies der gemeine Deutsche all zu gerne mit dem nicht aus dem Deutschen stammenden Wort macht. Theorien beschreiben etwas wie es tatsächlich ist, im Gegensatz zu Thesen. Eine These wird erst dann eine Theorie, wenn man für eine aufgestellte These Beweise oder Belege hat.
Diese Theorie wurde bis dato zum größten Teil widerlegt weil sich so ein Universum zwangsläufig durch die Raumkrümmung nach innen widerspiegeln muss, man aber jetzt von einem sich nach außen hin gekrümmten Universum ausgeht. Somit fällt dieses Model weg.
Ich schau mir ebenfalls sehr gerne Sendungen von Harald Lesch an und spiele sogar mit dem Gedanken Physik zu studieren weil mir die Erklärungen des Professors so gut gefallen !! Und gerade mit diesem Thema was du angesprochen hast beschäftige ich mich auch ! Ist also wirklich eine interessante frage !!
vielleicht hättest Du noch erwähnen können, daß ein Torus genau das ist, wofür Belege bei Lesch gesucht wurden.
Dabei sehe ich aber noch nicht einmal die eigentliche Geometrie des Universums als highlight an. Wir suchen Wiederholungen, nur was ist, wenn diese erste 365 milliarden Lichtjahre hinter dem Ereignishorizont beginnen oder 4283 hoch 78 Trillionen Lichtjahre? Ob wir bei anderen Geometrien je etwas messen können hängt von der tatsächlichen stärkte der Krümmung ab. In wie weit wären diese unterschiedlichen Abweichungen bein den Winkeln gleichschenkliger Dreiecke überhaupt mit unseren Möglichkeiten messbar?
Selbst wenn wir bei jeder Messung auf ein ebenes Universum schließen, es könnte falsch sein.